나노기술 및 정책 정보

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공유 원자가 유기 프레임(COFs)은 일종 신형 결정 상태 다공성 소재로서 우수한 공극률, 높은 비표면적을 보유하고 있을 뿐만 아니라 기능에 대한 조정이 가능하며, 독특한 성능은 광촉매 CO2 환원을 위해 이상적인 플랫폼을 제공하고 있음.

금속포르피린 분자를 COFs 채널 속에 패키징 하여 복합 소재를 개발할 수 있으며, 금속포르피린 분자와 COFs를 결합하여 광촉매 CO2 환원 과정에서 우세를 발휘하도록 할 수 있지만 반응 과정 속에서 분자 촉매 구성 부분의 담금 상황이 발생하기 때문에 순환 안정성이 비교적 취약한 상황을 발생시키게 됨.

중국과학원 푸졘(福建) 물질구조 연구소 산하 "구조 화학 국가 중점 실험실" 왕루이후(王瑞虎) 연구원 연구팀은 금속포르피린의 탄소 점을 COFs 채널 속에 제한시키고 일종 COFs에 로드한 금속포르피린의 탄소 점(M-PCD@TD-COF, M=Ni, Co와 Fe) 복합 소재를 개발하고 광촉매 CO2 환원에 응용하는데 성공하여 이슈가 되고 있음.

TD-COF의 큰 비표면적과 공극률은 CO2 분자의 흡착을 추진하고 활성 위치 점 주변의 국지 CO2 농도를 증가시키며, TD-COF 프레임의 소수성은 H2O 분자와 촉매 활성 중심 간의 접촉을 제한하여 광촉매 H2O 분해를 억제하고 CO2 환원 선택성을 향상시키게 됨.

그 외, TD-COF 외연의 π- 공액 구조는 광 생성 전자로 하여금 광민감 제에서 촉매 활성 위치 점으로 이전을 가속화하도록 하여 동 시스템으로 하여금 높은 촉매 효율과 안정성을 보유할 수 있도록 함.

연구팀은 이번 연구를 통해 COFs기 헤테로지니어스(heterogeneous) 촉매 소재 디자인 및 합성을 위해 새로운 방안을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ ("Covalent Organic Framework Hosting Metalloporphyrin‐Based Carbon Dots for Visible‐Light‐Driven Selective CO2 Reduction") 지에 게재됨.